高峰李峰

（廣東長(zhǎng)大公路工程有限公司第三分公司，廣東 廣州 511431）

0 引言

我國(guó)高速公路在不斷發(fā)展，公路隧道的建設(shè)也在不斷增多，大量的隧道工程將涉及越來(lái)越多長(zhǎng)大隧道、高風(fēng)險(xiǎn)山嶺隧道、海底隧道的施工。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)必將以機(jī)械化替代人力施工，以自動(dòng)化程度高的智能機(jī)替代傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備。全電腦隧道鑿巖臺(tái)車具有單機(jī)施工斷面大、速度快、自動(dòng)化程度高、施工安全、施工質(zhì)量高、隧道開(kāi)挖作業(yè)工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，是極其適用于現(xiàn)代隧道施工的全自動(dòng)化鑿巖設(shè)備。

1 目前機(jī)械化施工中全智能電腦鑿巖臺(tái)車的使用狀況

傳統(tǒng)三臂液壓鑿巖臺(tái)車鉆孔覆蓋面積為18～178 m2，而目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)公路隧道都是三車道、大斷面，所以傳統(tǒng)液壓鑿巖臺(tái)車在遇到這類大斷面隧道時(shí)，只能把斷面分為左右兩部分施鉆，在鉆完一邊后經(jīng)過(guò)移車，收拉電纜、水管后再進(jìn)行另一邊施鉆，施鉆時(shí)間也在移車的過(guò)程中加長(zhǎng)，這樣鑿巖臺(tái)車快速、高效的優(yōu)勢(shì)將大打折扣。因此，國(guó)內(nèi)外大部分隧道機(jī)械化施工中都采用隧道單洞利用雙臺(tái)車并行作業(yè)，這樣可充分發(fā)揮臺(tái)車的優(yōu)勢(shì)，使鉆爆時(shí)間大大縮短，從而為隧道的快速施工提供了保證，實(shí)現(xiàn)了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而如今，廣東長(zhǎng)大公司引進(jìn)的新型DT1130i全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車單機(jī)鉆孔覆蓋面積20～183 m2，大臂具有萬(wàn)向運(yùn)轉(zhuǎn)功能，可完全滿足目前國(guó)內(nèi)三車道大斷面的施工要求，并且在一些施工方面與2臺(tái)傳統(tǒng)液壓臺(tái)車的效率相差無(wú)幾，甚至在個(gè)別方面更有優(yōu)勢(shì)。

（1）由于新型全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車配備了高頻、高效的RD525鑿巖機(jī)，擁有25 kW的功率、23.5 MPa的最大沖擊壓力，在較好的巖石中鉆孔速度可超過(guò)5 m/min，所以施工時(shí)間與傳統(tǒng)雙機(jī)相比，每循環(huán)平均只比雙臺(tái)車多半小時(shí)左右，而且無(wú)需人工或采用其他測(cè)量設(shè)備布設(shè)隧道周邊輪廓和炮孔，縮短了施工準(zhǔn)備時(shí)間。

（2）采用2臺(tái)傳統(tǒng)三臂液壓鑿巖臺(tái)車并行作業(yè)，每個(gè)鉆班需要8～12人，維修保養(yǎng)需要4～6人，而且對(duì)操作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)有依賴性，需要操作人員有較高的操作能力。這樣就大大加劇了人為因素的干擾，而且要求操作人員必須長(zhǎng)時(shí)間保持注意力高度集中。在培訓(xùn)操作人員時(shí)，也需要操作人員熟悉操作過(guò)程和積累現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，這就加大了操作人員的培養(yǎng)周期，隱性成本較高。然而，全智能電腦臺(tái)車?yán)门_(tái)車上的CANBUS系統(tǒng)，通過(guò)臺(tái)車上的傳感器，把鉆孔中所有的數(shù)據(jù)全部反饋到電腦中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷及操作鉆孔動(dòng)作，只需一名操作人員監(jiān)督即可，這樣就避免了傳統(tǒng)臺(tái)車在鉆孔中人為因素的不足。

（3）在國(guó)內(nèi)，在低標(biāo)、中標(biāo)的微利工程項(xiàng)目上和較小規(guī)模的地下工程建設(shè)中，前期一次性投入是一個(gè)很重要的話題，主題就是從降低成本出發(fā)去考慮設(shè)備配套以獲得較大利益。目前，每臺(tái)全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車價(jià)格一般在1300多萬(wàn)元，每臺(tái)瑞典353E三臂鑿巖臺(tái)車約760萬(wàn)元，所以前期投入大致相同。

（4）控制超挖、欠挖一直是隧道施工中的難點(diǎn)，傳統(tǒng)液壓鑿巖臺(tái)車普遍是通過(guò)操作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制超挖、欠挖量，這就要求個(gè)人技術(shù)水平要高，因而操控起來(lái)較難。相比而言，全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車通過(guò)臺(tái)車上各部位傳感器反饋，經(jīng)過(guò)CANBUS系統(tǒng)分析，在車載電腦中直接體現(xiàn)出3D立體鉆爆圖，無(wú)論是眼底、孔深、角度還是圍巖軟硬程度皆能顯示出來(lái)。這樣就可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖結(jié)構(gòu)特性等參數(shù)及時(shí)更改鉆爆圖，不斷優(yōu)化鉆爆方案，提高開(kāi)挖精度，超挖、欠挖量也就得到了很好的控制。

全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車效率的提升、人員的精簡(jiǎn)、超欠挖量的控制等一系列優(yōu)勢(shì)，使施工單位的水電費(fèi)、鋪設(shè)電纜費(fèi)、人工費(fèi)、鉆孔故障率、維修保養(yǎng)成本、培訓(xùn)成本等，都有不同程度的降低。因此，全智能電腦臺(tái)車在“單機(jī)單洞”中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是無(wú)法比擬的。

2 全智能電腦鑿巖臺(tái)車適用于上下臺(tái)階開(kāi)挖施工

全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車不僅適用于全斷面開(kāi)挖，而且也適用于上下臺(tái)階開(kāi)挖。隨著科技的不斷發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)化程度加大，因此必將面對(duì)越來(lái)越多的高風(fēng)險(xiǎn)山嶺隧道和海底隧道，而且會(huì)有很多Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)的圍巖，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求和施工安全，有些隧道就必須要分上下臺(tái)階開(kāi)挖，這就使“雙機(jī)單洞”的傳統(tǒng)三臂液壓鑿巖臺(tái)車無(wú)法順利施展。由于空間的限制，導(dǎo)致雙臺(tái)車無(wú)法并行作業(yè)，只能單機(jī)作業(yè)，那么選擇全智能電腦臺(tái)車最適合不過(guò)了。全智能電腦臺(tái)車具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）單機(jī)覆蓋面積大，一臺(tái)可完全覆蓋上臺(tái)階，鑿巖臺(tái)車只需停放在隧道中間即可對(duì)斷面施工鉆孔，無(wú)論是直眼掏槽還是楔形掏槽都適用，這是傳統(tǒng)鑿巖臺(tái)車無(wú)法做到的。（2）一般情況下，隧道分上下臺(tái)階開(kāi)挖是因?yàn)樗淼缼r石層穩(wěn)定性不強(qiáng)、巖石圍巖等級(jí)偏高等，通常解決辦法是控制爆破進(jìn)尺，傳統(tǒng)鑿巖臺(tái)車在控制進(jìn)尺方面只能通過(guò)人眼目測(cè)鉆桿鉆進(jìn)的深度來(lái)判斷，很難精準(zhǔn)控制所有眼底在一個(gè)垂直面上，而全智能電腦鑿巖臺(tái)車能夠通過(guò)CANBUS系統(tǒng)輕易解決這一問(wèn)題。

綜上所述，如果同樣是在“單機(jī)單洞”開(kāi)挖的模式下施工，那么全智能電腦鑿巖臺(tái)車在鉆孔速度、爆破效果、超欠挖控制、安全環(huán)保、數(shù)據(jù)分析等方面更具優(yōu)勢(shì)。

3 全智能電腦鑿巖臺(tái)車“單機(jī)單洞”施工實(shí)例

3.1 工程概況

樂(lè)昌至廣州高速公路項(xiàng)目樟市至花東段及韶贛北連接線T23標(biāo)（簡(jiǎn)稱“廣樂(lè)T23標(biāo)”）位于英德市連江口鎮(zhèn)，由廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司承建，其起點(diǎn)樁號(hào)K185+100，終點(diǎn)樁號(hào)K199+830，路線全長(zhǎng)14.730km。本項(xiàng)目有連江口隧道1座，單向三車道，該隧道進(jìn)口端屬于小凈距，穿越的地質(zhì)狀況較復(fù)雜，目前分上下臺(tái)階開(kāi)挖。因此，在隧道左線進(jìn)口端采用全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車進(jìn)行開(kāi)挖，該臺(tái)車?yán)肅ANBUS系統(tǒng)針對(duì)不同的鉆爆階段給予指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)較低項(xiàng)目成本，并保證隧道挖掘工作的順利進(jìn)行。

3.2 施工方法

進(jìn)、出口端分上下臺(tái)階，前200m由于地質(zhì)原因，需手持風(fēng)鉆鉆孔，之后開(kāi)始由全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行鉆孔爆破開(kāi)挖施工，二襯采用自制襯砌臺(tái)車施工、正裝側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，無(wú)軌運(yùn)輸，由洞口通風(fēng)送風(fēng)。

3.3 施工設(shè)備配套

DT1130i全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車1臺(tái)、400～600kW變壓器1臺(tái)、正裝側(cè)卸裝載機(jī)2臺(tái)、自卸汽車5臺(tái)、襯砌臺(tái)車1臺(tái)、CIFA SPA濕噴機(jī)1臺(tái)、激光全站儀1臺(tái)、電腦1臺(tái)。

3.4 成效

3.4.1 開(kāi)挖循環(huán)時(shí)間

以上臺(tái)階斷面97 m2、進(jìn)尺3.5 m為例，如表1所示。

表1 開(kāi)挖循環(huán)時(shí)間 單位：min

3.4.2 爆破效果

全智能電腦隧道鑿巖臺(tái)車的優(yōu)點(diǎn)基本體現(xiàn)出來(lái)，開(kāi)挖斷面采用楔形掏槽，周邊眼間隔裝藥，其余炮眼采用孔底連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，炮孔利用率達(dá)85%，沒(méi)有欠挖，超挖控制在20cm之內(nèi)，周邊輪廓圓順，尤其是拱部，輪廓炮痕均勻平整，達(dá)到了很好的光爆效果，這也是傳統(tǒng)臺(tái)車難以實(shí)現(xiàn)的。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，傳統(tǒng)人工開(kāi)挖和全液壓鑿巖臺(tái)車開(kāi)挖模式在國(guó)內(nèi)隧道中的應(yīng)用普遍存在，但其施工效率還是較為偏低，不利于隧道機(jī)械化開(kāi)挖施工的發(fā)展，而DT1130i這類隧道鑿巖臺(tái)車在連江口隧道的應(yīng)用中體現(xiàn)出精準(zhǔn)的布孔定位、快速的鉆進(jìn)速度、準(zhǔn)確的圍巖情況以及反饋及良好的超欠挖控制等優(yōu)點(diǎn)，說(shuō)明了全智能電腦臺(tái)車在國(guó)內(nèi)隧道中的應(yīng)用是可行的，也是值得鼓勵(lì)的。它的使用既可降低綜合施工成本，又符合當(dāng)前高速公路隧道安全環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的理念，在未來(lái)的長(zhǎng)大隧道及特殊地下工程中將會(huì)越來(lái)越突出其價(jià)值。

［1］馮艮生.淺談公路工程施工機(jī)械的合理選擇［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2008（7）

［2］王恒升，何清華，鄧春萍.鑿巖臺(tái)車自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.測(cè)控技術(shù)，2007（3）

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